Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
21
Добавлен:
15.02.2016
Размер:
24.14 Кб
Скачать

1) На сегодняшний день цветные металлы имеют огромное значение для производства любого типа техники. Металл является химически простым веществом, обладающим такими характеристиками, как ковкость, теплопроводность, электропроводность; внешне отличается особым блеском. Благодаря уникальному комплексу характерных физико-механических свойств, таких как легкость, высокая удельная прочность, пластичность, жаропрочность и др., они находят широкое применение в различных отраслях промышленности и являются незаменимыми при изготовлении ряда металлоизделий.

Цветные металлы — техническое название всех металлов и их сплавов (кроме железа и его сплавов, называемых черными металлами). Термин в русском языке соответствует термину в европейских языках.

Цветные металлы весьма востребованы в нашей стране, их производство широко распространено во всех регионах.

Цветная металлургия — отрасль металлургии, которая включает добычу, обогащение руд цветных металлов и выплавку цветных металлов и их сплавов. Различают металлургию легких металлов и металлургию тяжелых металлов.

Цветные металлы используются значительно реже, чем черные. Обусловлено это их незначительными запасами в недрах Земли, дорогостоящей добычей, недостаточной прочностью и сложным технологическим процессом выплавки. Однако, свойства, присущие цветным металлам, делают их незаменимыми в промышленном производстве.

В чистом виде цветные металлы очень редко находят применение. Чаще всего используются их сплавы, полученные в результате смешения расплавленных металлов. Приобретаемые при этом ими новые качества, во многом превосходят свойства составляющих их металлов.

Измененные физические, химические и механические свойства цветных металлов значительно расширяют спектр их применения. К примеру, высокая электро- и теплопроводность меди и алюминия позволяет успешно использовать их в производстве электрических проводников в электротехнике, холодильных установках, радиаторах и теплообменниках. Малая плотность и высокая прочность сплава титана, магния и алюминия послужило его широкому применению в области самолетостроения и космической техники.

Являясь носителями определенных характерных признаков, цветные металлы делятся на группы:

легкие (литий, бериллий, алюминий, титан, магний, кальций, стронций, натрий, цезий и др.)

тяжелые (медь, свинец, цинк, олово, никель)

тугоплавкие (вольфрам, молибден, ниобий, тантал, ванадий, марганец и др.)

благородные (золото, серебро, платина, рутений, палладий, родий, осмий)

редкоземельные (скандий, лантан, лантаниды, иттрий, церий, прометий)

рассеянные (германий, индий, гафний, рений, теллур, селен, таллий)

радиоактивные (торий, уран, актиний, радий, нептуний, плутоний и др.).

В зависимости от принадлежности исходных металлов к определенной группе, получаемые сплавы подразделяются на сплавы легких металлов, тяжелых металлов и др.

Легкие сплавы отличаются высокой прочностью, отличными механическими и высокотемпературными свойствами. Их основой чаще всего служат алюминий, магний, бериллий и титан.

В современной технике объем применения цветных металлов и сплавов на их основе непрерывно растет. В связи с бурным развитием авиастроения, ракетной и атомной техники, химической промышленности в качестве конструкционных материалов в настоящее время стали применять такие металлы (и сплавы на их основе), как титан, цирконий, никель, молибден и даже ниобий, гафний и др.

Титан, обладает высокой прочностью, низкой плотностью и устойчивостью к коррозии. На его основе создаются прочные конструкции, способные выдерживать высокие температуры.

Алюминий, несмотря на хорошую стойкость к атмосферной коррозии и малую плотность, имеет низкий показатель прочности, поэтому в чистом виде используется редко. Повышение прочности алюминия достигается введением легирующих добавок. Алюминий и его сплавы применяют для изготовления различных емкостей в химической и пищевой промышленности. Сплавы на основе алюминия широко применяют для самолетов, ракет, судов, в строительстве и электроэнергетике. В связи с их сравнительно высокой прочностью при малой плотности, высокой коррозионной стойкостью в некоторых агрессивных средах и высокими механическими свойствами при низких температурах.

Силумины, представляющие сплав алюминия с кремнием, ценятся за малую усадку, высокую твердость, прочность и отличные литейные свойства. Используются при изготовлении тонкостенных и сложных по форме деталей.

Тяжелые сплавы получают с использованием меди, цинка, олова и свинца.

Так, известная всем бронза образуется при соединении меди с оловом или с алюминием, а также железа и марганца. Используется в машиностроении и для художественного литья, при производстве арматуры, подшипников, шестерен, баков и втулок.

Сплав меди с цинком образует латунь. Благодаря высоким технологическим свойствам, она используется при производстве мелких деталей, требующих точной обработки, при изготовлении катаных полуфабрикатов: полос, листов и лент.

Медь, обладающая высокой химической стойкостью, хорошей свариваемостью, ковкостью и устойчивостью к коррозии, незаменима при изготовлении медной проволоки, пищевых котлов и испарителей. Медь и ее сплавы широко используют в химическом машиностроении, для изготовления трубопроводов самого различного назначения, емкостей, различных сосудов в криогенной технике, в электроэнергетике и т. п.

В процессе производства цветные металлы подвергаются как механической обработке, так и обработке под давлением: резанию, пайке, сварке, ковке, прокатке, штамповке и прессованию. Технология производства не исключает также литье и использование цветных металлов в виде порошков.

Виды металлопроката и металлоизделий

Металлургические предприятия, оснащенные современным высокотехнологичным оборудованием, производят и предлагают потребителям различные виды металлопроката, среди которых:

арматура, уголок, швеллер, квадрат, труба, балка, профнастил, листы, проволока и другие изделия.

А среди многочисленных наименований строительных материалов в специализированных магазинах достойное место занимает металлопродукция отечественных производителей:

промышленные метизы, крепеж, металлические двери, решетки, ограждения, заборы, беседки, козырьки, балконы, колонны, навесы, лестницы, предметы интерьера и другие виды металлоизделий.

3) Цветные металлы, также как чугун и сталь, производятся из руд. Рудами цветных металлов, по сравнению с железными рудами, российская металлургия обеспечена значительно хуже.

Отличительными особенностями руд цветных металлов, по сравнению с железными являются:

– низкое содержание металла в руде;

– комплексность.

Самые бедные из железных руд содержат не менее 20% металла.

Медные руды считаются богатыми при содержании металла 1-3 %.

Комплексность – содержание в руде помимо основного металла, значительного числа других металлов.

Полиметаллические руды, помимо свинца и цинка содержат еще около десяти различных металлов, в том числе и серебро.

В связи с особенностями сырьевой базы, наиболее оправданным типом металлургических предприятий должны являться комбинаты с комплексной переработкой сырья. Однако таких предприятий в России пока немного. Одним из них является медно-никелевый комбинат в заполярном Норильске.

В связи с разнообразием используемого сырья и широким применением продукции отрасли в современной промышленности цветная металлургия характеризуется сложной структурой. Технологический процесс получения металла из руды делится на добычу и обогащение исходного сырья, металлургический передел и обработку цветных металлов. Своеобразие ресурсной базы заключается в крайне низком содержании извлекаемого металла в руде: медь в рудах составляет 1–5%, свинцово-цинковые руды содержат 1,6–5,5% свинца, 4–6% цинка, до 1% меди. Поэтому в металлургический передел поступают только обогащенные концентраты, содержащие 35–70% металла. Получение концентратов руд цветных металлов дает возможность транспортировать их на большие расстояния и тем самым территориально разобщить процессы добычи, обогащения и непосредственно металлургический передел, который отличается повышенной энергоемкостью и размещается в районах дешевого сырья и топлива.

Сырьевая база цветной металлургии обладает рядом особенностей.

  • Крайне низкое в количественном отношении содержание полезных компонентов в сырье (медные - от 1 до 5%, свинцово-цинковые - от 1,5 до 5,5%, никелевые - от 0,3 до 5,5%, оловянные - от 0,01 до 0,7%, молибденовые - от 0,005 до 0,04%). Практически для получения, например, 1 т меди требуется переработать не менее 100 т руды, никеля - до 200 т, олова - до 300 т. Расход сырья на 1 т готовой продукции в сотни раз превосходит объем готового изделия, а при производстве редких металлов - в десятки и даже сотни тысяч раз.

  • Исключительная многокомпонентность сырья (например, уральские медные колчеданы содержат медь, железо, серу, золото, кадмий, серебро, селен, теллур, индий, галий и другие элементы, в общей сложности до 30, например, карабашские руды в Челябинской области).

  • Огромная топливоемкость и электроемкость сырья в процессе его переработки (для производства никеля - до 55 т топлива на 1 т готовой продукции; для цинка - до 3 т; черновой меди - до 3,5 т; глинозема -до 12 т и т.д.). Для производства 1 т алюминия требуется до 17 тыс. кВт×ч электроэнергии, 1 т титана - до 20-60 тыс. кВт×ч, магния - до 20 тыс. кВт×ч и т.д.

Особенности сырьевой и топливно-энергетической баз оказывают сильное влияние на размещение цветной металлургии, которая является: материало- и энергоемкой отраслью промышленности. В связи с этим размещение цветной металлургии зависит главным образом от сырьевой базы. При этом обогащение непосредственно привязано к местам добычи руд цветных металлов, за исключением тех случаев, когда вблизи отсутствуют достаточно надежные источники водоснабжения, так как обогащение требует большого количества воды (8- 10 тыс. м3 на 1 т полиметаллических руд, 15-20 м3 на 1 т медно-никелевых руд и т.д.).

Особенностью цветной металлургии, как уже было отмечено, является высокая энергоемкость сырья в процессе его подготовки к металлургическому переделу и переработке. В связи с этим в отрасли различают топливоемкие и электроемкие производства. Высокая топливоемкость (50-55% на 1 т готовой продукции) характерна, например, для производства никеля, глинозема из нефелинов (11,5т на 1т готовой продукции), черновой меди и др. Повышенной электроемкостью отличается производство алюминия (17-18 тыс. кВт×ч на 1 т готовой продукции), магния (18-20 тыс. кВт×ч), кальция (30- 50 тыс. кВт×ч), титана (20-60 тыс. кВт×ч) и др. В целом же по отрасли доля топливно-энергетических затрат составляет от 10 до 50-65% общих затрат на 1 т производимой продукции. Эта особенность сырьевой базы обусловливает размещение цветной металлургии в регионах, наиболее обеспеченных электроэнергией.

Возможность и необходимость комплексной переработки руд цветных металлов, организации внутриотраслевого и межотраслевого комбинирования приводят к большому увеличению размеров предприятий цветной металлургии. Сами процессы добычи и обогащения руды, а также выплавки некоторых металлов являются водоемкими. Еще более водоемки химические производства, организуемые на таких комбинатах. Между тем большинство предприятий цветной металлургии находятся в дефицитных по воде районах (Северный Кавказ, Урал). Это сильно влияет на размеры и состав предприятий отрасли.

Основные факторы размещения производств цветной металлургии

Производства

Факторы размещения

Горно-обогатительные комбинаты

Сырьевой

Алюминиевая промышленность: производство глинозема выплавка алюминия

Топливный, сырьевой тяготение к крупным, дешевым источникам энергии

Медная промышленность: выплавка черновой меди медные сплавы и прокат

Топливно-энергетический, сырьевой, в металлургических цехах машиностроительных заводов

Свинцово-цинковая промышленность: выплавка свинца выплавка цинка

Сырьевой Топливно-энергетический, сырьевой

Никель-кобальтовая промышленность

Сырьевой, тяготение к крупным источникам электроэнергии

4) экономически эффективным является совмещение процессов добычи и обогащения руд, выплавки ряда сопутствующих металлов и их рафинирования в одном пункте. Это ведет к внутриотраслевому комбинированию в цветной металлургии. По этому принципу организован ряд предприятий (горно-металлургические комбинаты).

Большое значение приобрело в цветной металлургии и межотраслевое комбинирование ее с химической промышленностью. Основой для него чаще всего является использование сернистых соединений цветных металлов, в процессе обжига которых выделяется значительное количество соединений серы. Это определяет профиль предприятий (Медногорский медно-серный комбинат), которые кроме металла вырабатывают серную кислоту и серу. Избытки дешевой серной кислоты на заводах цветной металлургии делают выгодным создание там на базе привозного сырья (апатитового концентрата или фосфоритов) производства фосфорных удобрений (Красноуральский и Среднеуральский медеплавильные заводы, Волховский алюминиевый и др.).

Цветные металлы применяются в машиностроении, электротехнике, приборостроении, радиотехнике, электронике, химической промышленности, строительстве, в быту, в атомной и ракетной технике.

Соседние файлы в папке Алексеева